Warum kommt es zu Batteriebränden und welche Gefahren bergen sie?

Lithium -Ionen-Akkus bergen aufgrund des Phänomens des thermischen Durchgehens ein Gefahrenpotenzial. Dabei kommt es zu einem plötzlichen Anstieg von Temperatur und Druck im Inneren der Zelle, wodurch brennbare Gase freigesetzt werden. Ist die Temperatur hoch genug, können sich diese Gase entzünden und einen schwer zu kontrollierenden Brand sowie die Freisetzung giftiger Dämpfe verursachen.

Bei einer thermischen Überhitzung einer Lithium-Ionen-Batterie werden verschiedene Gase freigesetzt, darunter Lithiumoxide, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Phosgen. Jedes dieser Gase besitzt spezifische Eigenschaften, die gesundheits- und sicherheitsgefährdend sein können.

Lithiumoxide sind die Oxidationsprodukte von Lithium und aufgrund ihrer chemischen Reaktivität gefährlich. Sie reagieren mit Feuchtigkeit und können so Verätzungen verursachen. In Kontakt mit Luft bilden sie hochentzündliche und explosive Gemische. Kohlendioxid (CO₂) ist zwar nicht brennbar, kann aber in hohen Konzentrationen zu Atemnot, Bewusstlosigkeit und im Extremfall sogar zum Tod durch Ersticken führen. Längeres Einatmen kann verschiedene Gesundheitsprobleme, wie beispielsweise Kreislauf- und Atemwegserkrankungen, verursachen.

Schwefeldioxid (SO2) ist ein stark reizendes und giftiges Gas, das schwere Atemwegsprobleme verursachen kann, insbesondere bei Menschen mit Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

Phosgene sind besonders gefährlich, da es sich um hochgiftige Gase handelt, die die Lunge schädigen und sogar zum Tod führen können. Darüber hinaus sind Phosgene potenziell krebserregend, was bedeutet, dass eine längere oder häufige Exposition gegenüber diesen Gasen das Krebsrisiko erhöhen kann.

All dies unterstreicht, wie gefährlich der unsachgemäße Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien sein kann und wie wichtig die Einhaltung der richtigen Sicherheitsvorkehrungen ist.

Laut Experten, die mit TechCrunch sprachen, besteht ein erhöhtes Brandrisiko insbesondere bei billigen Akkus und Elektrofahrrädern, die häufig aus China importiert werden. Leo Raudys, Leiter von Call2Recycle, einer Organisation für Batterierecycling, erklärt, der niedrige Preis sei oft auf Einsparungen im Herstellungsprozess zurückzuführen. Die Verwendung minderwertiger Materialien und das Auslassen bestimmter Prozessschritte können zu Defekten wie aufgeblähten oder gerissenen Zellen führen, was wiederum die Gefahr eines thermischen Durchgehens birgt.

Rudys betont, dass „man bekommt, wofür man bezahlt“. Der niedrige Preis einer Batterie bedeutet oft, dass die Produktion beschleunigt wurde, indem bestimmte Produktionsschritte übersprungen wurden.

Ein Beispiel für eine Stadt, in der das Problem von Akkubränden besonders akut ist, ist New York. Essenslieferanten, die mit E-Bikes unterwegs sind, kaufen diese oft günstig online oder gebraucht. Die Fahrräder werden stark beansprucht – die Lieferanten legen bis zu 160 Kilometer am Tag zurück. Jede Kollision, jeder Sturz oder jede Beschädigung des Akkus erhöht das Explosionsrisiko. Besonders gefährlich ist es, einen solchen Akku über Nacht aufzuladen, da dies zu Überhitzung und Entzündung führen kann.

George Kerchner von der Rechargeable Battery Association weist darauf hin, dass selbst hochwertige Batterien bei Beschädigung eine Brandgefahr darstellen können. Reparaturversuche oder Eigenmodifikationen können die vom Hersteller eingebauten Sicherheitsfunktionen beeinträchtigen.

Aktuell stehen wir vor der Herausforderung, dass es an wirksamen Methoden zur Bekämpfung von Lithium-Ionen-Batteriebränden im Haushalt mangelt. Herkömmliche Feuerlöschmittel wie Pulver-, Kohlendioxid- oder Wasserlöscher sind nicht in der Lage, einen solchen Brand zu löschen oder ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

Angesichts dieser Schwierigkeiten bietet sich eine Lösung an, die das Risiko zumindest teilweise verringern kann: spezielle Feuerschutzhüllen für Fahrräder und Elektroroller, wie sie beispielsweise von E-WESTA hergestellt werden. Der Einsatz dieser Schutzart erfüllt zwei Hauptzwecke.

Erstens beschränkt die Abdeckung die Flammenausbreitung auf ihr Inneres und trägt so zur Minimierung der Brandgefahr bei. Zweitens wirkt die Abdeckung explosionshemmend. Anstatt zuzulassen, dass sich Brandgase in explosionsgefährlichen Mengen im Raum ausbreiten, ermöglicht die Abdeckung die Entzündung dieser Gase im Inneren und begrenzt so die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre.

Es ist jedoch zu beachten, dass selbst mit einer Abdeckung die Freisetzung giftiger Verbrennungsprodukte nicht vollständig verhindert werden kann. Feuerschutzabdeckungen dienen speziell dazu, die kontrollierte Freisetzung von Brandgasen zu ermöglichen und so ein Bersten der Abdeckung zu verhindern.

Dennoch sollte man sich bewusst sein, dass eine Feuerschutzabdeckung lediglich eine Sicherheitsmaßnahme und keine Universallösung für das Problem darstellt. In diesem Bereich besteht weiterer Forschungs- und Entwicklungsbedarf, und derzeit gibt es noch keine globale Lösung, die dieser Herausforderung effektiv begegnen kann. Wissenschaftler und Ingenieure weltweit arbeiten kontinuierlich an der Entwicklung effektiver Methoden zur Bekämpfung von Lithium-Ionen-Batteriebränden, doch ist dies nach wie vor ein Gebiet mit vielen Unbekannten.